寧波材料所應邀在《科學》發(fā)表評述論文“A more biofriendly piezoelectric material”
作者：，日期：2024-03-29
壓電材料作為一類重要的功能材料，可以將機械能和電能相互轉換，在生物力傳感、體內設備自供電和藥物超聲傳遞等可植入生物醫(yī)學領域應用廣泛。理想的可植入壓電材料需要具備生物友好、可生物降解和高壓電響應等特點，然而目前的壓電材料難以兼具上述特點。
3月29日，中國科學院寧波材料技術與工程研究所柔性磁電功能材料與器件團隊應邀在《科學》（Science）期刊Perspective欄目發(fā)表了題為“A more biofriendly piezoelectric material（一種更加生物友好的壓電材料）”的評述論文。通過介紹東南大學張含悅副研究員、南京大學顧寧院士和南昌大學熊仁根院士合作發(fā)表的最新研究論文，剖析了一種具有高壓電響應的可生物降解的分子鐵電體及其在生物醫(yī)學領域中的潛在應用，重點評述并展望了通過鐵電化學設計策略制備分子鐵電晶體的生物降解性、壓電性及其柔性電子領域的應用。結合未來柔性電子器件的發(fā)展趨勢，展望了壓電材料的彈性化將為生物醫(yī)學領域提供更多的新機遇。
體內植入材料需要確保對生物體的兼容性和可降解性。因此，科學家們一直在尋找既能實現這些要求又具有高壓電響應的壓電材料。傳統(tǒng)的壓電材料，比如鋯鈦酸鉛（PZT），雖然具有較大的壓電響應，但是不可生物降解，無法滿足醫(yī)療領域的需求。與此同時，一些可生物降解的壓電材料，如氨基酸、膠原蛋白和甲殼素等材料，具有較好的生物兼容性，但是壓電響應較弱。在這種情況下，科學家們需要研發(fā)一種既具有生物友好性又具備良好壓電性能的可植入材料。
近日，張含悅等人在該領域取得了一項重大突破。他們通過引入鐵電化學設計策略，報道了一種無需極化處理就表現出較高壓電應變系數d33（~138 pC/N）和壓電電壓系數g33（2450×10-3 Vm/N）的分子鐵電晶體HOCH2(CF2)3CH2OH [2,2,3,3,4,4-六氟戊烷-1,5-二醇]?（HFPD）。將該分子鐵電晶體與聚乙烯醇（PVA）復合，所制備的柔性薄膜不僅具有較佳的生物相容性和可生物降解性，而且表現出較高的壓電性（34.3 pC/N）。具有如此優(yōu)異特性的分子鐵電晶體是醫(yī)用植入壓電材料發(fā)展的一個重要里程碑，有望在藥物輸送、自供電能量收集和組織再生等領域發(fā)揮重要作用。
作者簡介
文章第一作者是王林萍博士，2020年畢業(yè)于日本北海道大學后加入中國科學院寧波材料所，主要研究方向為彈性電極和彈性鐵電材料，目前在Science、J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem. Int. Ed.、J. Mater. Chem. C等國際主流學術期刊發(fā)表論文10余篇。
通訊作者是李潤偉研究員，是國家杰出青年基金獲得者、浙江省特級專家、寧波市杰出人才，主要從事柔/彈性磁電材料與器件研究，包括柔性磁電功能材料制備與物性研究、柔性/彈性磁電敏感材料與傳感器、新型信息存儲材料與器件研究等，在Science、Sci. Robot.、NC、PNAS、AM、JACS等期刊發(fā)表論文300余篇，授權專利140余項，出版了《柔性電子材料與器件》和《Flexible and Stretchable Electronics》兩本專著。
（磁材實驗室 王林萍）
?
